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Obtenção de uma linhagem de Kluyveromyces marxianus adequada a processos não assépticos de produção de etanol combustível a altas temperaturas

Processo: 16/23606-0
Linha de fomento:Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de fevereiro de 2017
Vigência (Término): 31 de janeiro de 2018
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Química - Processos Industriais de Engenharia Química
Pesquisador responsável:Andreas Karoly Gombert
Beneficiário:José Valdo Madeira Junior
Supervisor no Exterior: John Morrissey
Instituição-sede: Faculdade de Engenharia de Alimentos (FEA). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
Local de pesquisa : University College Cork (UCC), Irlanda  
Vinculado à bolsa:15/26072-3 - Produção de etanol combustível pelo eucarioto mais rápido do planeta, BP.PD
Assunto(s):Engenharia metabólica   Microbiologia industrial   Fermentação alcoólica   Bioprocessos   Etanol

Resumo

A produção de etanol combustível no Brasil é um dos bioprocessos mais baratos e rápidos no mundo. Entretanto, melhorias no processo fermentativo são necessárias para manter o negócio economicamente rentável. A levedura Saccharomyces cerevisiae apresenta a maioria das características de interesse para a indústria do etanol: alta tolerância ao etanol (concentrações maiores que 10%); capacidade de crescer sob total ausência de oxigênio; alta tolerância a baixos valores de pH (<2,5) (o que permite o reciclo de células sob condições ácidas). Contudo, dois importantes desafios são reconhecidos durante a fermentação: temperatura e contaminação. O processo é realizado entre 32 e 35 °C, o que obriga o resfriamento das dornas de fermentação com água gelada. Além disto, devido ao fato de o processo não ser asséptico, microrganismos contaminantes crescem, prejudicando o rendimento final do processo. Desta forma, um tratamento ácido (pH <2,5 durante 2-3 horas) é realizado durante o reciclo celular, para diminuir a carga bacteriana. Uma alternativa para solucionar estes dois problemas seria a produção de etanol em altas temperaturas, o que reduziria o risco de contaminação, assim como os custos e tempo para resfriamento e destilação do etanol. Um microrganismo potencialmente capaz de apresentar estas características é a levedura Kluyveromyces marxianus, a qual também apresenta outras propriedades interessante como: alta velocidade específica de crescimento; metabolismo respiratório e fermentativo; habilidade de metabolizar uma grande variedade de açúcares; e ser suscetível à implementação de modificações genéticas. Atualmente, entretanto, não existe uma única linhagem de K. marxianus descrita na literatura para a produção de etanol na total ausência de oxigênio e tolerância a altas concentrações de etanol e baixo pH. No presente trabalho, estratégias de engenharia metabólica e evolutiva em K. marxianus serão realizadas, de forma que se obtenha uma linhagem capaz de produzir etanol a 48°C, sob as mesmas condições usadas na indústria brasileira de etanol combustível. (AU)

Publicações científicas
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
MADEIRA-JR, JOSE VALDO; GOMBERE, ANDREAS KAROLY. Towards high-temperature fuel ethanol production using Kluyveromyces marxianus: On the search for plug-in strains for the Brazilian sugarcane-based biorefinery. BIOMASS & BIOENERGY, v. 119, p. 217-228, DEC 2018. Citações Web of Science: 5.

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